乏燃料贮存格架在组件跌落事故中的冲击分析

为解决乏燃料贮存格架在组件跌落事故中的冲击分析问题,对ANSYSLS-DYNA程序在弹塑性条件下的冲击分析功能进行开发,并运用于300 MW压水堆核电厂乏燃料贮存格架受乏燃料组件撞击的仿真分析中,采用应变失效和变形失效的方法对乏燃料贮存格架进行安全评定,证明现有的设计满足安全要求。所应用的弹塑性冲击分析方法,以及对乏燃料贮存格架评定的方法同样适用于其它核电设备。

研究堆乏燃料贮存架抗震计算

乏燃料贮存架是核设施中安全级设备,其自由放置在乏燃料水池中,对其进行抗震分析具有重要意义。针对某研究堆乏燃料贮存架的特点,采用谱分析法和简化模型-时程分析法相结合的分析方法对乏燃料贮存架进行抗震计算,克服了谱分析法和时程分析法各自缺点,提高了乏燃料贮存架抗震计算效率。计算结果表明,研究堆乏燃料贮存架具有足够的结构强度贮备,在各种工况下均能保持结构稳定性和完整性,不发生倾覆,不与池壁发生碰撞,满足相关规范要求。

振动条件下平行孔板间流体的作用力实验

乏燃料贮存格架自由放置在乏燃料水池内,格架-格架、格架-池壁之间有一定间隙。在地震载荷下,这些间隙中流体的流固耦合作用耗散了结构的能量,保证了格架的结构完整性。根据AP1000和CAP1400系列反应堆型的格架储存腔设计,格架的侧壁有平板或孔板两种方案。对格架进行结构动力学分析时,为了简化流体间隙附加质量的计算,工程上一般将孔板直接简化为平板。这样的方法并不能精确反映出实际的流固耦合效应。为获得格架与格架、格架与池壁间流体的流固耦合特性,搭建实验台架,通过振动实验,测量孔板的间隙流体在不同激振频率、不同间隙条件下的流体作用力。实验最终给出孔板的间隙流体的流体力,并给出了不同间隙条件下附加质量,本文可为AP1000和CAP1400系列乏燃料储存格架的流固耦合参数选取提供依据。

多自由度非线性系统动力响应时程分析技术

本文介绍多自由度非线性系统动力响应时程分析技术。在与频谱分析法等过去常用的动力响应分析法对比中说明了这一新方法的突出优点和发展现状。文中还给出了这一分析方法在核电设备地震响应分析中应用时的实例分析结果。

高储存密度乏燃料组件储架系统的结构特点与分析

高储存密度之核燃料组件储架可以在不改变已有燃料储存水池的条件下，把储存乏核燃料组件的能力提高一倍左右．在核电站建设中推广这种先进的储架结构可以获得很大的经济效益．本文讨论这种储架的技术背景、结构特点以及设计与分析的内容与要求．

研究堆乏燃料元件贮存架结构设计与安全分析

针对某研究堆乏燃料元件,设计了新型密集贮存架。贮存单元采用正三角形布置,最大化地利用贮存架的有效空间;通过中子吸收体材料,降低整个系统的次临界度,从而实现乏燃料元件的高密集贮存。分析表明,乏燃料贮存格架在贮存容量、临界安全、物理热工以及强度安全等方面均满足中国相关法规及标准的安全要求。

乏燃料贮存格架流固耦合参数的数值模拟

乏燃料贮存格架是储存乏燃料组件的重要设备。在地震载荷下,其响应是非线性的,可能产生滑移、颠覆等。发生地震时,存在于格架间隙内的流体耗散了结构的能量,保证了格架的完整性。本文使用3/10缩比模型,利用CFD软件Fluent进行了乏燃料贮存格架2D瞬态分析。计算过程中利用动网格方法模拟格架强迫振动,并进行了参数不确定性分析。利用CFD瞬态流体力分别获得了双Ⅱ区、双Ⅰ区格架附加质量矩阵。利用同轴圆柱体附加质量的计算解与解析解进行对比验证,证明了本文计算方法的准确性。本文计算所得的附加质量矩阵可为乏燃料贮存格架结构动态软件提供流固耦合参数。

CAP1400双乏燃料贮存格架地震条件下流固耦合试验研究

CAP1400是中国自主研发的新型反应堆,其乏燃料贮存格架自由地放置在乏燃料水池内,水可在格架内部通道中流通,同时水也存在于格架与格架、格架与池壁之间的间隙中。在地震情况下,格架与流体之间的流固耦合特性非线性度非常高,很难用软件准确地模拟计算。为准确地探究CAP1400乏燃料贮存格架的流固耦合特性,建立了乏燃料贮存格架和水箱缩比试验模型,开展了振动台试验。在扫频试验中,测量了格架支脚与水箱底板间的摩擦系数;同时研究了正弦波、地震波工况下,格架与格架间的间隙对格架滑移现象、流体压力的影响。通过分析试验结果,得到了格架支脚与水池间的摩擦系数;且格架间隙越大,流体压力越小,但格架间隙对滑移现象影响不明显。本试验的结果可为CAP1400乏燃料贮存格架的流固耦合参数选取提供依据。

乏燃料水池贮存格架水下安装工艺研究

通过拆除乏燃料水池内原有的乏燃料贮存格架,安装更密集的乏燃料贮存格架,可提升乏燃料水池的贮存能力。以国内某商用核电站乏燃料水池扩容改造为研究对象,分析了乏燃料贮存格架在水下安装的难点,提出了根据测量池底的不平整度调平乏燃料贮存格架的垂直度,然后在水下进行定位安装施工,并制定了乏燃料贮存格架水下安装精度检验方法。在水下安装的乏燃料贮存格架达到了使用规定的位置、高度和垂直度,保证了燃料组件的安全装载。该工艺可为国内各大核电站进行乏燃料水池扩容改造提供经验参考。

乏燃料贮存格架自主化设计

乏燃料贮存格架是核电厂内存放乏燃料组件的关键设备,为了实现SNG乏燃料贮存格架的自主化设计,参考美国第三代核电技术AP1000乏燃料贮存格架的设计,并结合国内相关核电厂乏燃料贮存格架设计经验,优化了螺纹支腿等相关设计,并实现了该设备的国产化,特别是自主研制了中子吸收材料,并完成了各项安全分析并进行试验验证。自主化设计的乏燃料贮存格架在贮存容量、临界安全、抗震、热工水力等各方面性能均满足我国相关法规及标准的要求。

乏燃料贮存格架关键部件制造工艺

以乏燃料贮存格架的贮存套筒为研究对象,调研国内外先进制造工艺,并开展工艺试验和样机试制,最终形成了一套合适的工艺。采用激光切割焊接以及成型技术,很好地完成了贮存套筒的加工制造。样机试制结果表明,采用激光焊接成型美观、质量可靠,整体工艺能够达到"优质、高效、低成本"的标准,能够满足批量化制造的需要。

乏燃料组件跌落速度的理论计算和数值模拟

针对乏燃料组件在乏燃料池的水中吊运时有可能发生跌落的情况,通过理论近似解和CFD数值模拟两种方法计算乏燃料组件跌落速度.结果表明两种方法得到的跌落速度相近,最大误差小于5%,都可以用于跌落过程的模拟;采用CFD数值模拟还可以得到乏燃料组件下降过程中周围流场和压强的变化.虽然乏燃料组件的跌落速度逐渐增大,但跌落加速度变化不大,表明水对组件的阻力影响较小.

乏燃料贮存格架制造工艺过程尺寸控制

为实现乏燃料组件的安全稳定贮存,对乏燃料贮存格架的制造精度提出了严格要求。在乏燃料贮存格架的制造过程中,根据其结构特点,确定了垂直度和栅距的工艺控制方法和检测方法。根据贮存套筒尺寸形状公差,利用蒙特卡洛法分析贮存套筒与连接块的装配间隙和角度,得到装配间隙和角度的频率分布直方图,确定了连接块尺寸的设计范围,提高了乏燃料贮存格架的装配质量。

新型硼不锈钢乏燃料贮存格架结构设计与研制

本文基于在用的镉乏燃料贮存格架制造检验工艺复杂以及国内外对中子吸收材料降级问题的关注背景,结合国内自主研发的三代堆型"华龙一号"对乏燃料安全贮存技术的要求,开发了一种新型的硼不锈钢乏燃料贮存格架结构,通过结构设计解决了中子吸收材料硼不锈钢无焊接固定问题。格架结构简单、可靠,制造工艺简化。通过贮存套管样件及整机样机的制造,验证了结构工艺的可实施性。根据样机制造过程的经验反馈,对影响格架耐蚀性的焊接背面保护问题以及影响格架成型精度的套管精度问题进行了分析和结构设计优化,确保了后续工程产品的质量。该设备预计于2018年完成工程验收,在华龙一号全球首堆示范工程福清5号机组投入工程应用。

核燃料工艺运输系统水下自动定位装置研究

针对核燃料工艺运输系统人工标定效率低、精度差的不足,对一种应用于水下燃料格架自动定位的装置进行了研究。阐述了系统构成及原理,设计实现了视频引导初步定位、基于STM32单片机与电感式接近传感器完成偏差测量与自动调整的精确定位功能。并对包括系统的软硬件设计、自动控制策略及初始参数标定进行论述。经现场样机试验表明,该装置可显著提高定位精度并缩短系统调试周期,还可应用于核电站在役运行期间的系统维修后再定位及定期校准。

乏燃料贮存格架激光焊接问题分析及改进措施

激光焊具有能量高度集中、热影响区小、工件变形小、焊接效率高、焊接质量好、自动化程度高等特点,目前已经在很多领域得到广泛应用,但尚未在核电设备制造中进行推广应用。文中提到的激光焊焊接工艺,是在国内同类设备中首次采用,对前期项目核电机组水下燃料储存格架贮存套筒焊接质量问题及激光焊应用中发生的焊接质量问题进行梳理和总结,分析原因,并从焊接参数优化、焊缝变形控制、引弧板和收弧板的应用、清洁度控制等方面提出了技术改进措施,取得了良好效果,为激光焊在核电乏燃料储存格架贮存套筒焊接的应用提供借鉴经验。

基于参数化-超单元法的HFETR乏燃料贮存格架抗震分析

为解决HFETR乏燃料贮存格架结构抗震设计中存在的结构迭代设计速度较慢、抗震计算时间较长、多格架分析困难等问题,提出将参数化方法和超单元法组合应用于HFETR格架抗震分析。基于超单元法建立了格架有限元模型;利用APDL和VB对有限元模型的建立和计算进行了参数化处理;对HFETR乏燃料贮存格架进行了多格架抗震计算,并对格架在满载、半载、空载3种装载情况下的应力、滑移和倾倒进行了分析。结果表明:所设计的HFETR格架抗震性能满足要求;参数化-超单元法可用于乏燃料贮存格架的迭代设计和多格架抗震分析。

两种新型的乏燃料贮存格架对比分析研究

对两种新型的核电厂乏燃料贮存格架结构特点进行描述,包括格架贮存小室组成形式、贮存小室之间的连接、格架导向段与流水孔的设计等。通过对格架结构特点的描述,对比了两种格架在结构设计方面的优缺点,并对两种格架结构方案的制造加工难易程度进行了简要的分析。

基于事故树的CPR1000镉乏燃料贮存格架安装现场不符合项原因分析及应对策略

某企业作为镉乏燃料贮存格架的供应商,在核电项目安装现场设备开箱检查环节多次被开出到货类不符合项(简称:NCR),本文通过对核电项目施工管理系统(简称:IMS)到货类NCR大数据进行分析,结合设备质量管理实践,借助事故树从顶事件分析出发,逐层分析得出造成到货类NCR的最终原因(底事件),为设备制造问题防控优化给出建议。

核电厂乏燃料贮存格架水下去污装置研制

针对核反应堆乏燃料贮存格架去污的必要性与功能要求,研制了一种二代核电厂乏燃料贮存格架水下冲洗去污装置。详细介绍了该装置的结构组成、功能原理及控制系统设计。经某核电厂现场使用验证,该装置操作简便,具有良好的冲洗去污能力,可大幅降低乏燃料贮存格架的辐射剂量水平。